經(jīng)濟(jì)的快速增長伴隨著大量礦產(chǎn)資源的消耗,對礦產(chǎn)資源的勘探迫在眉睫。作為一種重要的資源探測方法,瞬變電磁法因此得到了廣泛應(yīng)用。目前國內(nèi)外傳統(tǒng)瞬變電磁發(fā)射機(jī)采用交直交的間接交交拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工作效率低;采用二極管整流方式,輸入側(cè)功率因數(shù)低,發(fā)射機(jī)需配備更大容量發(fā)電機(jī);直流環(huán)節(jié)的電抗器體積和重量大,導(dǎo)致發(fā)射機(jī)功率密度低。同時礦產(chǎn)資源多位于偏遠(yuǎn)地區(qū),儀器工作條件惡劣,這對發(fā)射機(jī)的設(shè)計提出了更高的挑戰(zhàn),進(jìn)一步提高瞬變電磁發(fā)射機(jī)的工作效率、功率密度和野外便攜性具有重大的意義。三相-單相矩陣變換器直接實(shí)現(xiàn)交交變換,電能可雙向流通,輸入側(cè)可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)且無直流儲能環(huán)節(jié)的電抗器。本文采用三相-單相矩陣變換器代替?zhèn)鹘y(tǒng)交直交拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究新型瞬變電磁發(fā)射機(jī),以克服傳統(tǒng)瞬變電磁發(fā)射機(jī)的不足。針對其輸出特性,主要對輸出電流滯環(huán)控制策略進(jìn)行了研究。為電磁探測儀器設(shè)計提供了新的思路,為推廣應(yīng)用三相-單相矩陣式變換器積累了經(jīng)驗(yàn)。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)針對傳統(tǒng)瞬變電磁發(fā)射機(jī)的問題,給出了基于三相-單相矩陣變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的新型瞬變電磁發(fā)射系統(tǒng),介紹其基本工原理。詳細(xì)分析了其兩個反向并聯(lián)三相整流器構(gòu)成的等效模型和10個有效開關(guān)矢量。(2)為滿足瞬變電磁發(fā)射機(jī)輸出電流要求,以基于三相-單相矩陣變換器的瞬變電磁為研究對象輸出電流滯環(huán)控制策略。針對雙極性梯形波輸出電流0、上升、穩(wěn)流、下降四種狀態(tài)中對電流變化速率和穩(wěn)定性的要求,研究了分段式電流滯環(huán)控制策略。在電流為0階段,關(guān)閉所有開關(guān)管;在電流上升和下降階段,采用單向電流滯環(huán)控制的方法,以加快電流上升和下降時間;在穩(wěn)流階段,采用固定環(huán)寬的雙向電流滯環(huán)控制方法,以減小紋波。(3)利用Matlab對電流滯環(huán)控制策略進(jìn)行仿真。建立三相-單相矩陣變換器仿真模型,對不同幅值、頻率、環(huán)寬和負(fù)載的輸出電流滯環(huán)控制策略進(jìn)行仿真驗(yàn)證和分析。(4)研制了基于電流滯環(huán)控制的三相-單相矩陣變換器系統(tǒng)樣機(jī)。采用共射極雙向開關(guān)搭建無中線型三相-單相矩陣變換器電路,并設(shè)計分析了LC濾波器、信號采集和隔離驅(qū)動等外圍電路。采用基于DSP的控制系統(tǒng),對輸入電壓輸出電流采樣、電流滯環(huán)控制策略和雙向開關(guān)的換流驅(qū)動策略進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。多次實(shí)驗(yàn)測試的結(jié)果表明,輸出電流跟蹤能力強(qiáng),下降階段時間小于100μs,動態(tài)響應(yīng)迅速,輸出電流波形與仿真結(jié)果一致,驗(yàn)證了采用電流滯環(huán)控制策略控制三相-單相矩陣變換器輸出雙極性梯形波電流的方法的可行性。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM46
【部分圖文】：

第 5 章 實(shí)驗(yàn)測試與分析第 5 章 實(shí)驗(yàn)測試與分析本課題設(shè)計的基于電流滯環(huán)控制策略的三相-單相矩陣變換器樣機(jī)實(shí)物如圖 5.1 所示，從左至右依次為 LC 濾波器、驅(qū)動與主電路、采集與控制電路阻感負(fù)載(發(fā)射天線用電阻和電感等效代替)。在進(jìn)行系統(tǒng)整體測試前，先對統(tǒng)中關(guān)鍵模塊進(jìn)行測試，確保各模塊正常工作。在此基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)輸出電和輸出電壓進(jìn)行測試，并與理論分析和仿真的結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證三相-單相陣變換器電流滯環(huán)控制策略的可行性。

【參考文獻(xiàn)】

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1 楊仁增;張光先;趙學(xué)良;;空間矢量變環(huán)寬滯環(huán)電流控制方法[J];電網(wǎng)技術(shù);2015年03期

2 于生寶;賈少華;李剛;何建龍;;電性源時間域電磁法大功率發(fā)射系統(tǒng)的研制[J];國外電子測量技術(shù);2014年07期

3 底青云;方廣有;張一鳴;;地面電磁探測系統(tǒng)(SEP)研究[J];地球物理學(xué)報;2013年11期

4 陳捷;魏浩;;基于電流跟蹤的矩陣變換器控制策略及仿真研究[J];通信電源技術(shù);2013年04期

5 李后春;葛紅娟;張文彬;閆凱;;新型三相-單相矩陣變換器的研究與實(shí)現(xiàn)[J];電力電子技術(shù);2013年03期

6 王文斌;張?jiān)糯?;矩陣式變換器的調(diào)制策略綜述[J];電源世界;2012年08期

7 吳勝華;權(quán)建洲;賴向東;鐘炎平;;矩陣變換器單相400 Hz變頻電源研究[J];電力電子技術(shù);2012年06期

8 吳勝華;鄭勃;劉瀟;;矩陣式單相變頻電源自然換流驅(qū)動策略研究[J];空軍雷達(dá)學(xué)院學(xué)報;2011年03期

9 周蘭;莊圣賢;;矩陣變換器安全換流策略綜述[J];變頻器世界;2010年08期

10 張婕;;矩陣變換器控制策略研究[J];內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì);2010年08期

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1 林君;于生寶;嵇艷鞠;王忠;李慧;王艷;;瞬變電磁探測系統(tǒng)研究的新進(jìn)展[A];中國地球物理學(xué)會第二十屆年會論文集[C];2004年

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1 楊海龍;微網(wǎng)三相—單相矩陣變換器研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2017年

2 聶寧;三相—單相Quasi-Z源矩陣變換器的研究[D];北京交通大學(xué);2016年

3 賈龍飛;數(shù)字電流滯環(huán)控制的Buck DC-DC變換器[D];西安科技大學(xué);2015年

4 齊林;時間域航空電磁法發(fā)射機(jī)關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)驗(yàn)[D];吉林大學(xué);2012年

5 紀(jì)世忠;基于新型滯環(huán)空間矢量的三相PWM整流器控制策略的研究[D];天津理工大學(xué);2012年

6 許小麗;滯環(huán)電流控制BUCK-BOOST轉(zhuǎn)換器中的電流檢測電路設(shè)計[D];西南交通大學(xué);2010年

7 蔡灝;基于電流滯環(huán)控制的矩陣變換器的研究[D];華中科技大學(xué);2007年

8 呂辛;矩陣變換器控制策略的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

9 楊武;矩陣變換器控制技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2006年

10 張志學(xué);矩陣變換器的控制方法與應(yīng)用研究[D];湖南大學(xué);2002年

本文編號：2819772